交通流预测的马尔科夫粒子滤波方法研究

智能交通系统中,短时交通流预测是实现先进的交通控制和交通诱导的关键技术之一.针对目前马尔科夫交通流量预测模型在精度方面的不足,以及交通流量随机性、波动性的特点,提出马尔科夫粒子滤波交通流预测模型.一方面,将对交通流量预处理后的样本数据应用于马尔科夫模型中预测未来交通流量,能够较好地描述交通流量的变化趋势;另一方面,针对该预测结果精度的不足及对非线性预测不稳定的缺点,引用粒子滤波算法,将预测结果及权值进行不断更新,以及样本重选样过程,经过多次迭代,使样本粒子更加逼近真实预测值,从而提高预测精度.最后,以北京昌平区某检测器检测到的交通量进行仿真,将预测结果与传统马尔科夫链进行误差对比分析.结果表明,本文提出的马尔科夫粒子滤波交通流预测模型 5 min间隔误差为6.14%、1 h间隔误差为6.04%,预测精度高,具有更好的适用性和稳定性.     

基于粒子滤波的跟踪算法研究

在非线性条件下,扩展Kalman 滤波（ EKF）的应用最为广泛。但是,由于它采用了Taylor展开的线性变换来近似非线性模型,因而存在计算量大、实时性差、估计精度低等缺点。粒子滤波（ PF）用一些带有权值的随机样本（粒子）来表示所需要的后验概率密度,并通过这些粒子的加权来估计目标运动的状态,从而得到基于物理模型的近似最优数值解,具有精度高、收敛速度快等特点。通过仿真实验将PF与EKF的性能进行了对比,并且研究了噪声协方差与粒子数对PF的影响。 PF与EKF的对比实验结果表明,在强非线性条件下,PF比EKF跟踪精度更高,误差更低。     

Optimal Sensor Decision Based on Particle Filter

Introduction Multi-sensor tracking technique has receivedmuch attention in recent years. Many tracking sys-tems involve basically active (radar) and passive(infrared tracking) subsystems. The main disad-vantage of infrared search and tracking is the prob-lem of observability and filtering divergence. Actu-ally, quite a lot of research activities have beendone in this field and some researchers more thanonce simulated the feasibility of the approach[1,2].The main idea of the methods is as foll…     

基于粒子滤波的约束目标被动跟踪研究

为提高约束条件下的二维机动目标被动跟踪性能,提出了一种约束下的粒子滤波方法(CPF).使用转弯率概念建立了被动跟踪模型,阐述了非线性粒子滤波的基本过程;通过设定地域和机动性能约束条件,抛弃约束外粒子,并对粒子分布和权重进行调整;利用CPF进行了目标跟踪仿真实验,与无约束的粒子滤波跟踪进行了对比,分析了轨迹跟踪性能,比较了跟踪误差.仿真结果表明,CPF能够稳定跟踪,并且具有更高的跟踪精度.     

一种基于粒子滤波的自适应相关跟踪算法

相关跟踪是最常见的一种目标跟踪方法,但传统相关跟踪采取的“峰值”跟踪方法抛弃了所有小于峰值点相关值的位置点的信息,不够稳健,受遮挡影响大,并且很难求解相关模板的仿射变形参数。提出了一种改进的非线性相关跟踪算法,以改进的灰度模板作为目标表示方式,粒子的权值与相关值成比例,目标状态的后验概率由粒子加权表示。模板更新时根据粒子权值进行自适应调节,对所有粒子所在位置的区域进行加权更新,权值大的粒子具有更高的更新系数,避免了仅利用单一峰值点处的模板进行更新可能造成的误差累计。该算法大大提高了跟踪与模板更新的鲁棒性,同时也是一种在仿射空间进行运动参数搜索的实用方法。     

Efficient Recognition of Human Faces from Video in Particle Filter

Introduction As an active research in computer vision andimage understanding, face recognition from videohas got wide applications, such as human-comput-er interface, video surveillance, ATM and videocommunications[1]. So far, there are many litera-tures on face recognition from video. Many archi-tectures about dynamic face recognition were pro-posed in those literatures. Tracking and recogni-tion were performed separately in Ref.[2]. Thelimitation in this method is that tracking andrecognit…     

基于双重采样粒子滤波的目标轨迹跟踪研究

为保证对目标轨迹跟踪的实时性,提高其精度,提出双重采样粒子滤波模型。首先,利用粒子聚合技术对状态空间的粒子权值进行加权平均处理,形成聚合粒子,使得粒子在状态空间内分布更为合理。然后,利用线性优化方法重新产生新的粒子,优化粒子在状态空间的分布特性,增加粒子的多样性,提高算法的精确性。经仿真验证,本文提出的算法较准确,鲁棒性也较高。     

基于粒子滤波联合算法的地磁室内定位

室内地磁场受钢结构与其它铁磁材料的影响,造成磁场区域局部异常,使室内地磁场具有特异性. 受益于此种现象,室内地磁定位技术得以实现. 然而在大型建筑中地磁场的特异性会减弱,这导致定位结果出现模糊现象. 针对这一现象,文中提出了基于路径匹配的室内地磁定位技术,通过增加匹配特征数量来解决此问题. 使用基于动态时间规整（dynamic time warp,DTW）算法与粒子滤波（particle filter,PF）算法的新型联合算法,并以路径匹配的模式对目标进行追踪. 在匹配过程中又通过计算斯皮尔曼等级（Spearman）相关系数确定路径之间的相似度,使之作为辅助定位. 最后用装载了磁传感器的测量机器人进行实验验证,结果表明:路径匹配具有足够的地磁特征数量,能够解决特异性减弱情况下定位结果模糊现象,且定位精度优于1 m.      

基于联合粒子滤波的系统误差修正方法

在非线性滤波系统中,线性化误差和系统误差是影响滤波精度的两个主要因素.提出联合粒子滤波方法,在减少线性化误差的同时,能够实时估计系统误差的大小并自适应地消除其影响.说话人跟踪仿真实验结果验证了此方法的有效性.     

基于联合粒子滤波的系统误差修正方法

在非线性滤波系统中,线性化误差和系统误差是影响滤波精度的两个主要因素.提出联合粒子滤波方法,在减少线性化误差的同时,能够实时估计系统误差的大小并自适应地消除其影响.说话人跟踪仿真实验结果验证了此方法的有效性.     

基于粒子滤波的场景事件实时识别

为解决智能监控场景中场景事件的检测与分析问题,提出了一种基于粒子滤波的场景事件实时识别方法.将场景事件分解为一系列的子事件,构成多层动态贝叶斯网络模型,模型中每一状态对应一种事件.采用Particle F ilter粒子滤波方法对模型中各节点状态的后验概率进行实时估计,以对场景事件进行实时识别.采样不同的粒子数目进行了对比仿真试验,仿真结果表明该方法能够得到较高的识别精度.     

Particle Filter and Its Application in the Integrated Train Speed Measurement

Particle filter(PF) can solve the problem of state estimation under strong non-linear non-Gaussian noise condition with respect to traditional Kalman filter(KF) and those improved KFs such as extended KF(EKF) and unscented KF(UKF). However, problems such as particle depletion and particle degradation affect the performance of PF. Optimizing the particle set to high likelihood region with intelligent optimization algorithm results in a more reasonable distribution of the sampling particles and more accurate state estimation. In this paper, a novel bird swarm algorithm based PF(BSAPF) is presented. Firstly, different behavior models are established by emulating the predation, flight, vigilance and follower behavior of the birds. Then, the observation information is introduced into the optimization process of the proposal distribution with the design of fitness function. In order to prevent particles from getting premature(being stuck into local optimum) and increase the diversity of particles, Lévy flight is designed to increase the randomness of particle's movement. Finally,the proposed algorithm is applied to estimate the speed of the train under the condition that the measurement noise of the wheel sensor is non-Gaussian distribution. Simulation study and experimental results both show that BSAPF is more accurate and has more effective particle number as compared with PF and UKF, demonstrating the promising performance of the method.     

基于粒子滤波算法信息融合的磁悬浮列车定位研究

为提高磁悬浮列车的行车安全和效率,采用多传感器信息融合技术对中低速磁悬浮列车进行测速定位,以交叉感应回线测速定位和雷达传感器对进行相对定位,以查询应答器来实现绝对定位。利用粒子滤波算法对中低速磁悬浮列车测速定位的精度和可靠性进行分析,并用MATLAB仿真进行验证,证明该融合结构和融合算法能够提高列车的定位精度。     

人工免疫粒子滤波算法估计电动汽车电池SOC

准确预测电池的荷电状态（SOC）对纯电动汽车的安全可靠的运行具有重要意义.标准的粒子滤波算法对锂离子动力电池的非线性特征有一定的适应性,能够对电池的 SOC做出估计.但是在标准粒子滤波运算过程中普遍存在粒子退化现象,导致算法效率和预测精度降低.因此,本文提出一种新的人工免疫粒子滤波算法,将人工免疫算法的原理引入标准粒子滤波算法的粒子更新过程中,对锂离子动力电池SOC的估计进行优化,以提高SOC估计的准确性.利用北京市实际运营的纯电动汽车电池数据,对所提出的电池SOC算法进行实证研究.实验结果表明,相对于标准粒子滤波算法,人工免疫粒子滤波算法能够增加粒子的多样性,具有更好的SOC预测精度和有效性.     

基于多模型和辅助粒子滤波的机动目标跟踪算法研究

机动目标跟踪的本质是随机动态混合系统中的状态估计问题,其难点在于每一时刻运动模式的高度不确定性.在实际问题中,系统状态往往还呈现非线性、非高斯、不完全观测的特点.文中将多模型理论和辅助粒子滤波算法相结合,提出了一种新的机动目标跟踪算法——MM APF.仿真结果表明,该算法与传统的交互多模型——扩展卡尔曼滤波算法、辅助粒子滤波算法相比,在计算量相当的情况下,具有更高的滤波精度和较好的稳定性.     

颗粒离散元分层建模法及颗粒尺寸效应

离散元分析方法是研究岩石力学行为、完善岩石力学基础理论的重要工具之一,为提高颗粒离散元法模拟室内岩石力学及大规模工程尺度试验的精确度,提出分层建模法,该方法对岩石或岩体关注区域采用小尺寸颗粒进行精细化模拟,外侧非重点关注区域采用大尺寸颗粒建模以扩大计算区域.采用分层建模法进行单轴压缩、巴西劈裂试验并与常规建模计算结果进行对比,初步验证了分层建模法模拟室内力学试验的可行性.研究结果表明：分层建模法与常规建模一样受颗粒尺寸效应影响,但可以减少颗粒流模型中的颗粒数量,计算效率提高50%以上;分层模型的单轴抗压强度和起裂应力分别与外层对应的常规模型相比,最多仅减小2.7%和1.9%,匹配单轴抗压强度时可先以外层材料常规模型作参照,单轴抗压强度和起裂应力的变异系数（coefficient of variation,COV）普遍大于常规模型,但依然在2%的可接受范围内;分层模型中粒径分布的不均匀性对模型弹性阶段的变形性质影响较小,分层模型的弹性模量与外层对应的常规模型相比减小1.3%～2.3%;分层模型的巴西劈裂抗拉强度与外层对应的常规模型增大了1.32%～2.35%,宏观破裂特征与小粒径常规模型...     

微波光子滤波器

微波光子滤波器能够实现在光域内直接对射频信号的处理,并且较易实现可调谐性和传输函数的快速重构,从而成为微波光子学的一个重要研究内容．本文综合评述了不同光源的微波光子滤波器和基于FBG的不同微波光子滤波器结构,并分析比较了各自的功能特点和不足．